高低温试验箱内温度场实验及数值研究

高低温试验箱内部循环风速的大小对试验区的温度变化速率和温度场均匀性有着关键性作用,为了提高温变速率和温度场的均匀性,以内箱体积576 L的高低温试验箱作为研究对象,通过数值模拟分析6种送风方案(送风风速依次为1、2、3、4、5、6 m/s)下试验箱内试验区的温变速率、温度场,并计算分析能量利用系数.结果表明,方案1、2、3的温度场均匀性较差,故排除.然后再对方案4、5、6做进一步的流场和温度场分析,排除方案4.最终通过对回风口的风速和温度的不均匀系数的计算结果进行比较可知,该型号试验箱的送风风速可选择为5～6m/s.     

供冷工况地板送风静压层热力衰减的实验研究

对不同进风参数和不同室内热源条件下地板送风静压层的热力衰减进行了实验研究.实验结果表明:典型供冷工况下静压层内温度具有不均匀分布的特点,随着气流流程的增加,静压层内空气温升增大;随着送风量的减小,静压层内温度分布更不均匀;送风温度的改变对静压层内空气相对温升的影响较小;室内热源对静压层内热衰减影响较大;在楼板没有加绝热层的实验条件下,静压层的进送风温差与总进回风温差之比为18%～33%.     

静压箱对地板送风气流组织与温度分层的影响

研究了地板送风系统在办公室的应用效果,重点考虑了静压箱对室内空气流动和热力分层效果的影响.首先通过现场实测得到有静压箱存在时室内的实际温度分层效果,然后采用数值模拟的方法定量分析了静压箱内得热对室内热环境的影响.发现静压箱内的空气温升承担了约40%左右的室内冷负荷,导致送风温度偏高,室内温度分层特性衰减,人员工作区整体温度升高,增大送风量会进一步减小竖直温度梯度.应当重视静压箱对室内热平衡和流场、温度场的影响,做好架空地板的防漏和保温措施,才能充分发挥地板送风的优势.     

壁挂式空调非定常送风模式的数值模拟

为研究壁挂式空调的非定常送风对室内热舒适性的影响,以某小型多人办公室为研究对象进行送风射流流动的数值模拟研究。针对送风模式,考虑了定常流水平送风、方波水平送风、三角波水平送风和正弦波脉动+扫掠送风4种模式,并对比了人员活动区域的温度及风速的均匀性与降温速率,以及冷气射流的空间分布规律。结果表明：采用方波和三角波的非定常水平送风模式与定常水平送风模式相比,可在人员区域形成更均匀的温度场和更低的平均风速,从而改善热舒适性。但是三角波和正弦波送风会导致冷气在出风口堆积,甚至吸入回风口,导致整体降温速率降低。     

三流异型连铸中间包结构优化的数值模拟

根据西宁特殊钢股份有限公司三流异型连铸中间包的结构和操作参数,提出中间包结构的优化方案,应用ANSYS CFX数值模拟软件计算不同控流装置下中间包内的流场和温度场分布,并建立物理模型对数值模拟的结果进行验证,确定最佳的优化方案。结果表明,原型中间包内流场和温度场分布不均匀,3个水口最大温差达3.11K,导致各水口处铸坯质量存在差异;使用U形挡墙后,中间包内钢液的流动特性得以改善,其成分和温度分布更为均匀,3个水口的最大温差仅为0.20K。     

固壁辐射对轿车热舒适性计算影响的分析

采用SIMPLE算法、k-ε紊流模型,考虑了自然对流换热的影响,应用整体求解法计算气固耦合传热问题;讨论了固体壁面间辐射对计算的影响,结果表明,固壁辐射对处于低流速区域的壁面温度有较大影响,不应忽略。进、回风口的布置不仅影响车室内气流速度和温度的具体数值大小,而且决定了整个流场和温度场的分布结构。     

机房气流分布的数值模拟

机房通风和温度分布与机房设备工作稳定性和使用寿命密切相关。根据东北大学典型机房的实际情况,以工程上广泛使用的k-ε湍流模型为基础,利用有限容积方法求解连续性方程、动量方程和能量方程,得到机房内空气的三维流场和温度场,并结合中央空调风口设计特点考察了侧送侧回气流组织形式、下送上回气流组织形式和下送侧回气流组织形式对服务器机房内空气流动和温度分布的影响,从而为机房空调送风系统设计提供理论依据。计算结果表明:侧送侧回的气流组织形式在室内气流形式分布的评价指标方面不能满足服务器对环境温度的要求;下送上回的气流组织形式能够满足机房空气要求,但节能效果不好;而下送侧回的气流组织形式能满足节能和机房空气要求。     

高炉全偏心型贯流式风口结构对其寿命的影响

针对鞍钢炼铁厂全偏心型贯流式高炉风口的生产实践,对风口内冷却水流场、风口温度场及应力场进行了三维数值模拟并提出了改进对策.研究了不同给水工艺参数对全偏心型贯流式高炉风口寿命的影响,找出了易发生冷却死区的部位并通过改进其部分结构消除了冷却死区,又将风口端部冷却水通道由原半圆形改为半椭圆形,结果表明能使风口端部温度分布更均匀,降低了风口端部的最高温度,从而有效提高了风口寿命.     

嵌入式空调室内机气流组织分析

以温度不均匀系数、速度不均匀系数和能量利用系数作为气流组织评价指标,对嵌入式空调室内机的气流组织进行了实验研究,并专门对其送风口处速度分布进行测量.结果发现:嵌入式空调室内机气流组织的整体温度分布尚可,但气流分布不太均匀.尽管室内机每个送风口的形状和大小相同,但由于机器内部结构的设置,送风口处速度的分布存在较大的差异,并存在气流短路现象.     

保鲜库三维非稳态流场模拟及实验

采用标准K-ε紊流模型和增强壁面条件，对全顶棚孔板送风模式下保鲜库内三维非稳态流场进行CFD模拟分析．模拟中将货物区视为多孔介质区，在对模型进行热力分析的基础上，引入局部不平衡能量模型．通过编译UDF程序修改多孔介质区域的能量、动量源项和进口边界条件，分别分析了空库和库内储存苹果时的流场及单体苹果内温度变化．模拟和实测结果表明：修改后的模型更接近实际模型，降温后期空气温度偏差为0．3℃，果品内部温度场分析的最大偏差为1．8℃；采用靠近货物区的局部孔板回风形式是最佳气流组织形式；风机、压缩机的双变频控制是有效的节能控制方式．     

超大空间气流组织CFD模拟

利用计算流体力学专业软件Fluent6．0就某超大空间的气流组织进行数值模拟。分析送风速度，送、回风方式及送风口大小对超大空间气流组织的影响。数值模拟结果表明，送风速度为10m／s时，中间送风、顶部回风的方式适合于该超大空间，为最佳的气流组织方案。     

煤矿瓦斯旋流混合器定工况下混合均匀性研究

利用简化的数学模型对给定工况下煤矿瓦斯旋流混合器的混合均匀性进行了研究,主要研究旋流方式和旋流强度对乏风瓦斯出口速度和体积分数分布均匀性的影响. 研究结果表明:在外管气体的流量和转动惯量明显大于内管的工况下,外管的旋流对出口的速度场起到主导作用,使出口乏风瓦斯的速度分布均匀性降低;内管的旋流建立了径向和轴向的反压力梯度,产生了中心回流区,增强了内、外管流体动量和质量的交换,使出口的体积分数分布均匀性明显提高;随着旋流强度的提高,外管具有旋流的旋流方式的出口速度分布均匀性变差,而内管具有旋流的旋流方式的回流区掺混强度增大,有利于乏风瓦斯体积分数混合均匀性的提高.      

双进双出钢球磨容量风量对煤粉细度影响规律试验研究

为掌握双进双出钢球磨煤机容量风量对煤粉细度的影响规律,特组织进行了两台钢球磨煤机现场试验。试验结果表明对于不同的磨煤机平均料位设定值,均存在容量风量低的一侧料位高、煤粉粗;容量风量高的一侧料位低、煤粉细的情况。通过试验数据和磨煤机运行特性的分析,认为两侧煤粉细度偏差是由于假想"中分面"偏移带来的两侧有效磨制空间不同所致。对此提出在运行时应尽量均衡磨煤机两侧容量风量,单进单出运行时应尽量减少停运侧容量风量的优化运行的指导意见。对于双进双出钢球磨煤机运行调整有一定的借鉴意义。     

变截面烟道内导流板与布风板对再热器入口流场影响

为了分析导流板和布风板对变截面烟道内再热器入口速度分布均匀性的影响,基于N-S方程,首先对无导流板和布风板的原始烟道进行了三维流热耦合数值模拟研究;然后与仅安装导流板和同时安装导流板与布风板的烟道模型计算结果进行了对比。得到了三种不同结构条件下扩张段内流场,以及再热器入口截面速度场标准偏差系数的对比结果与变化规律。结果表明:(1)在无导流板和布风板的原始烟道中,烟气在扩张段内的速度分布极其紊乱,进而造成再热器入口速度分布极不均匀;(2)导流板的安装有利于提高再热器入口速度分布的均匀性,相对于无导流板和布风板的再热器入口截面的标准偏差系数C_v降低了15%;(3)布风板的安装不仅能够提高再热器入口速度分布的均匀性,而且能够改善布风板上游扩张段内部速度的分布情况,标准偏差系数C_v与无导流板和布风板的烟道流场结果相比降低了30.3%。     

利用梯度磁场的拦截作用富集氧气的研究

提出了一种利用梯度磁场对氧分子形成的拦截作用实现氧气富集的新方法。用两块相距一定距离的矩形钕铁硼永磁铁异极相对围成一个磁场空间,在磁场空间的边界处存在梯度磁场。当被引入磁场空间的空气穿过边界流出磁场空间时,氧分子受到梯度磁场的拦截作用,而氮分子则顺利流出,从而实现氧气富集。实验测得,当进出磁场空间的空气流量分别为40 ml/min 和20 ml/min,气体温度为298 K,磁感应强度与场强梯度乘积的最大值为563 T²/m (磁极间距为1 mm)时,氧气的富集量最大,达到了0.65%。当气体温度升高至343K时,氧气的富集量降至0.32%;当磁感应强度与场强梯度乘积的最大值减小为101 T²/m (磁极间距为4 mm)时,氧气的富集量降至0.23%。实验结果显示进出磁场空间的空气流量存在一个最佳比值,使氧富集程度达到最大。本文实验条件下,该值在2.0左右。本文提出的方法被证明可以连续富集氧气,而且与其它磁分富氧方法相比具有更高的富集水平。     

NACA埋入式进气口气动特性试验设计优化

为了优化(美国)国家航空咨询委员会(National Advisory Committee for Aeronautics,NACA)埋入式进气口气动特性,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值方法,以阻力、总压恢复系数、出口质量流量和出口马赫数为性能指标,对3个关键几何参数进行了试验设计(design of experiments,DoE).基准工况结果表明,在进气口斜坡侧边靠近主流处有轴向涡产生.DoE结果表明,斜坡角度对性能指标影响大,斜坡扩张角角影响小,出口转折半径对阻力和出口质量流量影响大,且斜坡角度一定时折转半径越小越好.斜坡角度越小,前缘位置马赫数越小,涡管越长,同一截面速度分布越均匀,因此总压恢复系数和出口质量流量越大,且出口气流不均匀度小,气动性能佳.     

空气滤清器的空气动力学仿真及优化

采用多孔介质模型,针对某空气滤清器及其管道的空气动力学特性开展数值模拟,分析空气滤清器及其管道的流动阻力损失和空气滤清器滤芯流动均匀性,并进一步研究采用插入管结构、内置挡板结构后的流动特性。研究结果表明:采用进气插入管结构有效地降低流动阻力损失,降低滤芯流动均匀性,随着插入管长度的增加,流动均匀性呈现降低的趋势;采用挡板结构提高流动阻力损失,降低滤芯流动均匀性。进气插入管入口采用斜截面结构流动阻力略有增加,但可以有效地提高滤芯流动均匀性。     

反算管道传热系数影响因素的敏感性分析

采用系统单因素敏感性分析方法,结合苏霍夫温降公式和现场测试数据,对反算管道传热系数K的进出站温度、管道周围介质温度、含水率和输量,五个因素进行敏感性分析。研究表明:进出站温度对反算管道总传热系数的影响最敏感,其次为含水率和输量,管道周围介质温度最不敏感;因此应尽量减小现场采集进出站温度、含水率和输量的误差,以提高K反算的精度。     

冬季工况下入口参数对再生器性能的影响

由于缺少再生器在冬季工况下的性能数据,再生器的设计、运行等都无法根据冬季工况进行.为此,文中搭建了冬季工况下再生器入口空气和溶液参数对再生器性能影响的实验台,得出再生溶液为LiCl溶液时入口空气和溶液参数对再生器出口空气及溶液参数的影响规律如下:出口空气温度、出口溶液温度及出口空气含湿量随入口溶液温度和入口空气温度的升高、入口溶液质量流量以及入口空气含湿量的增大而提高,随入口空气质量流量的增大而降低;增大入口溶液中LiCl的质量分数会使出口空气温度和出口溶液温度升高,而使出口空气含湿量减少.文中还建立了再生量和再生效率的关联式,该关联式可用于冬季工况下再生器的设计、运行及性能研究.